無水*化鋁在生產、生活中應用廣泛。(1)*化鋁水溶液呈
問題詳情:
無水*化鋁在生產、生活中應用廣泛。
(1)*化鋁水溶液呈_____*,原因是(用離子方程式表示)________;把AlCl3溶液蒸乾,灼燒,最後得到的主要固體產物是_______。
(2)工業上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等雜質)製取無水*化鋁的一種工藝流程示意如下:
已知:
物質 | SiCl4 | AlCl3 | FeCl3 | FeCl2 |
沸點/℃ | 57.6 | 180(昇華) | 300(昇華) | 1023 |
①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發、氣孔數目增多,其作用是___________(只要求寫出一種)。
②步驟Ⅱ中若不通入*氣和氧氣,則反應生成相對原子質量比硅大的單質是_____。
③ 已知:
Al2O3(s)+3C(s)=2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1344.1kJ ·mol-1
2AlCl3(g)=2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1169.2kJ ·mol-1
由Al2O3、C和Cl2反應生成AlCl3的熱化學方程式為______________。
④步驟Ⅲ經冷卻至室温後,氣體用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的鹽主要有3種,其化學式分別為_______、 _______ 、 _________。
⑤結合流程及相關數據分析,步驟Ⅴ中加入鋁粉的目的是___________________。
【回答】
* Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ Al2O3 防止後續步驟生成的AlCl3水解或增大反應物的接觸面積,加快反應速率 Fe或鐵 Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) △H=+174.9kJ·mol-1 NaCl NaClO Na2CO3 除去FeCl3,提高AlCl3純度
【分析】
(1)AlCl3屬於強*弱鹼鹽,Al3+水解溶液呈**,用外界條件對水解平衡的影響解釋AlCl3溶液蒸乾、灼燒後得到的固體。
(2)鋁土礦粉和焦炭焙燒使固體水分揮發、氣孔數目增多。固體混合物和Cl2、O2在950℃反應生成FeCl3、AlCl3、SiCl4和CO2,根據題給各物質的沸點,氣體混合物冷卻到100℃,得到的粗品中含AlCl3和FeCl3,尾氣中含Cl2、O2、CO2、SiCl4等,步驟V中加入Al粉除去FeCl3。
【詳解】
(1)AlCl3為強*弱鹼鹽,Al3+會水解使得溶液呈**,水解離子方程式為Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。將AlCl3溶液蒸乾,由於HCl具有揮發*,從溶液中逸出,促進Al3+的水解,最終Al3+完全水解生成Al(OH)3,經過蒸乾、灼燒,Al(OH)3分解生成Al2O3。
(2) ①步驟Ⅰ中焙燒使固體水分揮發、物質中沒有水,可以防止後續步驟生成的AlCl3水解。氣孔數目增多,使得物質表面積增大,加快化學反應速率;
②步驟II如果不通入*氣和氧氣,鋁土礦粉中的Al2O3、Fe2O3、SiO2會與C發生置換反應,得到Al、Fe、Si,相對原子質量比硅大的單質是Fe。
③將兩個反應編號為反應①、反應②,應用蓋斯定律,將反應①-反應②,可以得到所需方程式Al2O3(s)+3C(s) +3Cl2(g)= 2AlCl3(g)+3CO(g)△H= +1344.1kJ ·mol-1-(+1169.2kJ ·mol-1)=+174.9kJ·mol-1。則熱化學方程式為Al2O3(s)+3C(s)+2Cl2(g)=2AlCl3(g)+3CO(g) △H=+174.9kJ·mol-1;
④尾氣中含Cl2、O2、CO2、SiCl4等,冷卻至室温後的氣體中含Cl2、O2、CO2,氣體用足量NaOH冷溶液吸收,*氣與足量的NaOH冷溶液的反應為:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,CO2與足量的NaOH冷溶液的反應為:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。所以3種*鹽分別為NaCl、NaClO、Na2CO3;
⑤步驟Ⅱ中生成了FeCl3,根據表中的數據,在*化鋁的粗品中含有FeCl3雜質,加入Al可以與FeCl3反應置換出鐵,生成AlCl3,提高AlCl3的純度。
知識點:*氣
題型:工業流程題